Θερμική αγωγιμότητα σκυροδέματος: χαρακτηριστικά, συντελεστής και πίνακας

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-15 14:10

Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά του σκυροδέματος, φυσικά, είναι η θερμική του αγωγιμότητα. Αυτός ο δείκτης μπορεί να διαφέρει σημαντικά για διαφορετικούς τύπους υλικού. Η θερμική αγωγιμότητα του σκυροδέματος εξαρτάται κυρίως από τον τύπο του πληρωτικού που χρησιμοποιείται σε αυτό. Όσο πιο ελαφρύ είναι το υλικό, τόσο καλύτερος είναι ο μονωτήρας από το κρύο.

Τι είναι η θερμική αγωγιμότητα: ορισμός

Μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά υλικά στην κατασκευή κτιρίων και κατασκευών. Τα οικιστικά και βιομηχανικά κτίρια στο ρωσικό κλίμα είναι συνήθως μονωμένα. Δηλαδή, κατά την κατασκευή τους, χρησιμοποιούνται ειδικοί μονωτές, ο κύριος σκοπός των οποίων είναι η διατήρηση μιας άνετης θερμοκρασίας μέσα στις εγκαταστάσεις. Κατά τον υπολογισμό της απαιτούμενης ποσότητας ορυκτού μαλλιού ή αφρού πολυστυρενίου, λαμβάνεται υπόψη η θερμική αγωγιμότητα του υλικού βάσης που χρησιμοποιείται για την κατασκευή των περιβλημάτων.

Πολύ συχνά, τα κτίρια και οι κατασκευές στη χώρα μας κατασκευάζονται από διαφορετικούς τύπους σκυροδέματος. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούνται επίσης τούβλα και ξύλο. Στην πραγματικότητα, η ίδια η θερμική αγωγιμότητα είναι η ικανότητα μιας ουσίας να μεταφέρει ενέργεια στο πάχος της λόγω της κίνησης των μορίων. Πηγαίνωμια παρόμοια διαδικασία μπορεί, τόσο στα στερεά μέρη του υλικού, όσο και στους πόρους του. Στην πρώτη περίπτωση, ονομάζεται αγωγιμότητα, στη δεύτερη - συναγωγή. Η ψύξη του υλικού είναι πολύ πιο γρήγορη στα στερεά μέρη του. Ο αέρας που γεμίζει τους πόρους παγιδεύει τη θερμότητα, φυσικά καλύτερα.

Τι καθορίζει τον δείκτη

Συμπεράσματα από τα παραπάνω μπορούν να εξαχθούν ως εξής. Η θερμική αγωγιμότητα του σκυροδέματος, του ξύλου και του τούβλου, όπως κάθε άλλο υλικό, εξαρτάται από αυτά:

• πυκνότητα;
• πορώδες;
• υγρασία.

Με την αύξηση της πυκνότητας του σκυροδέματος αυξάνεται και ο βαθμός θερμικής αγωγιμότητάς του. Όσο περισσότεροι πόροι στο υλικό, τόσο καλύτερος μονωτήρας από το κρύο.

Τύποι σκυροδέματος

Σε μοντέρνες κατασκευές, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ποικίλοι τύποι αυτού του υλικού. Ωστόσο, όλα τα σκυρόδεμα που υπάρχουν στην αγορά μπορούν να ταξινομηθούν σε δύο μεγάλες ομάδες:

• βαρύ;
• ελαφρύ αφρώδες ή με πορώδες υλικό πλήρωσης.

Θερμική αγωγιμότητα βαρέος σκυροδέματος: δείκτες

Τέτοια υλικά χωρίζονται επίσης σε δύο κύριες ομάδες. Το σκυρόδεμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην κατασκευή:

• βαρύ;
• ιδιαίτερα βαρύ.

Στην παραγωγή του δεύτερου τύπου υλικού χρησιμοποιούνται πληρωτικά όπως σκραπ μετάλλου, αιματίτης, μαγνητίτης, βαρίτης. Ιδιαίτερα βαριά σκυρόδεμα χρησιμοποιούνται συνήθως μόνο στην κατασκευή εγκαταστάσεων με κύριο σκοπό την προστασία από την ακτινοβολία. Αυτή η ομάδα περιλαμβάνει υλικά με πυκνότητα από 2500 kg/m3.

Το συνηθισμένο βαρύ σκυρόδεμα κατασκευάζεται χρησιμοποιώντας τέτοιους τύπους πληρωτικών όπως γρανίτη, διαβάση ή ασβεστόλιθο, κατασκευασμένο με βάση θρυμματισμένη πέτρα. Στην κατασκευή κτιρίων και κατασκευών χρησιμοποιείται παρόμοιο υλικό με πυκνότητα 1600-2500 kg/m3.

Ποια μπορεί να είναι η θερμική αγωγιμότητα του σκυροδέματος σε αυτήν την περίπτωση; Ο παρακάτω πίνακας δείχνει την απόδοση διαφορετικών τύπων βαρέων υλικών.

Θερμική αγωγιμότητα βαρέος σκυροδέματος

Τύπος σκυροδέματος	Εξαιρετικά βαρύ	Βαρύ για δομές RC	Στην άμμο
Θερμική αγωγιμότητα W/(m°C)	1, 28-1, 74	Σε πυκνότητα 2500kg/m3 - 1,7	Σε πυκνότητα 1800-2500 kg/m3 - 0,7

Θερμική αγωγιμότητα ελαφρού κυψελωτού σκυροδέματος

Αυτό το υλικό ταξινομείται επίσης σε δύο κύριες ποικιλίες. Πολύ συχνά, στην κατασκευή χρησιμοποιούνται σκυρόδεμα με βάση πορώδες υλικό πλήρωσης. Ως το τελευταίο, χρησιμοποιείται διογκωμένη άργιλος, τούφος, σκωρία, ελαφρόπετρα. Στη δεύτερη ομάδα ελαφρών σκυροδέματος χρησιμοποιείται κανονικό πληρωτικό. Αλλά στη διαδικασία του ζυμώματος, τέτοιο υλικό αφρίζει. Ως αποτέλεσμα, μετά την ωρίμανση, παραμένει πολλοί πόροι.

Η θερμική αγωγιμότητα του ελαφρού σκυροδέματος είναι πολύ χαμηλή. Αλλά ταυτόχρονα, όσον αφορά τα χαρακτηριστικά αντοχής, ένα τέτοιο υλικό είναι κατώτερο από ένα βαρύ. Το ελαφρύ σκυρόδεμα χρησιμοποιείται συχνότερα για την κατασκευή διαφόρων ειδών κατοικιών καιβοηθητικά κτίρια που δεν υπόκεινται σε σοβαρά φορτία.

Τα ελαφρύ σκυρόδεμα ταξινομούνται όχι μόνο με βάση τη μέθοδο κατασκευής, αλλά και με βάση τον σκοπό. Από αυτή την άποψη, υπάρχουν υλικά:

• θερμομονωτικό (με πυκνότητα έως 800 kg/m3);
• δομικό και θερμομονωτικό (έως 1400 kg/m3);
• δομικό (έως 1800 kg/m3).

Η θερμική αγωγιμότητα κυψελωτού ελαφρού σκυροδέματος διαφορετικών τύπων παρουσιάζεται στον πίνακα.

Ελαφρύ σκυρόδεμα: δείκτες θερμικής αγωγιμότητας

Τύπος σκυροδέματος	Θερμομονωτικό	Δομική και θερμομόνωση	Κατασκευαστικά
Μέγιστη επιτρεπόμενη θερμική αγωγιμότητα W/(m°C)	0, 29	0, 64	Μη τυποποιημένο

Θερμομονωτικά υλικά

Τέτοιοι τσιμεντόλιθοι χρησιμοποιούνται συνήθως για την επένδυση τοίχων που συναρμολογούνται από τούβλα ή χύνονται από τσιμεντοκονία. Όπως φαίνεται από τον πίνακα, η θερμική αγωγιμότητα του σκυροδέματος αυτής της ομάδας μπορεί να ποικίλλει σε αρκετά μεγάλο εύρος.

Θερμική αγωγιμότητα των ελαφρύτερων σκυροδέματος

Υλικό	Αρομπετόν	διογκωμένο σκυρόδεμα
Θερμική αγωγιμότητα W/(m°C)	0, 12-0, 14	0, 23-0, 4

Σκυρόδεμα αυτής της ποικιλίας χρησιμοποιείται συχνότεραως μονωτικά υλικά. Αλλά μερικές φορές δημιουργούνται από αυτά διάφορα είδη ασήμαντων κτιρίων.

Δομικά, θερμομονωτικά και δομικά υλικά

Από αυτήν την ομάδα, το αφρώδες σκυρόδεμα, το σκυρόπετρο-σκωριακό σκυρόδεμα, το σκωριακό σκυρόδεμα χρησιμοποιούνται συχνότερα στις κατασκευές. Ορισμένοι τύποι διογκωμένου αργίλου σκυροδέματος με πυκνότητα άνω των 0,29 W / (m ° C) μπορούν επίσης να αποδοθούν σε αυτήν την ποικιλία.

Δομικά σκυροδέματα: θερμική αγωγιμότητα

Υλικό	Αρομπετόν	Σκουριές ελαφρόπετρο	Σκυρόδεμα
Θερμική αγωγιμότητα	0,3W/(m°C)	Έως 0,63 W/(m°C)	0,6W/(m°C)

Πολύ συχνά τέτοιο σκυρόδεμα με χαμηλή θερμική αγωγιμότητα χρησιμοποιείται απευθείας ως δομικό υλικό. Αλλά μερικές φορές χρησιμοποιείται επίσης ως μονωτικό που δεν αφήνει το κρύο να περάσει.

Πώς εξαρτάται η θερμική αγωγιμότητα από την υγρασία

Όλοι γνωρίζουν ότι σχεδόν κάθε ξηρό υλικό μονώνει από το κρύο πολύ καλύτερα από το υγρό. Αυτό οφείλεται κυρίως στον πολύ χαμηλό βαθμό θερμικής αγωγιμότητας του νερού. Προστατεύουν τοίχους, δάπεδα και οροφές από σκυρόδεμα από χαμηλές εξωτερικές θερμοκρασίες, όπως διαπιστώσαμε, κυρίως λόγω της παρουσίας πόρων γεμάτων αέρα στο υλικό. Όταν είναι υγρό, το τελευταίο μετατοπίζεται από το νερό. Και, κατά συνέπεια, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας του σκυροδέματος αυξάνεται σημαντικά. Την κρύα εποχή, πιάστηκε στους πόρουςτο υλικό παγώνει το νερό. Το αποτέλεσμα είναι ότι οι ιδιότητες συγκράτησης της θερμότητας των τοίχων, των δαπέδων και των οροφών μειώνονται περαιτέρω.

Ο βαθμός διαπερατότητας υγρασίας διαφορετικών τύπων σκυροδέματος μπορεί να ποικίλλει. Σύμφωνα με αυτόν τον δείκτη, το υλικό ταξινομείται σε διάφορες βαθμίδες.

Διαπερατότητα από υγρασία σκυροδέματος

Βαθμός σκυροδέματος	W4	W6	W8	Ε10-Ε14	Ε16-Ε20
Αναλογία νερού-τσιμέντου (όχι περισσότερο)	0, 6	0, 55	0, 45	0, 35	0, 30

Το ξύλο ως μονωτικό

Τόσο το "κρύο" βαρύ και ελαφρύ σκυρόδεμα, του οποίου η θερμική αγωγιμότητα είναι φυσικά χαμηλή, είναι φυσικά πολύ δημοφιλή και περιζήτητα είδη οικοδομικών υλικών. Σε κάθε περίπτωση, τα θεμέλια των περισσότερων κτιρίων και κατασκευών είναι χτισμένα από τσιμεντοκονία αναμεμειγμένη με θρυμματισμένη πέτρα ή μπάζα.

Μείγμα σκυροδέματος ή μπλοκ από αυτό χρησιμοποιούνται επίσης για την κατασκευή περιβλημάτων κτιρίων. Αλλά αρκετά συχνά, άλλα υλικά χρησιμοποιούνται για τη συναρμολόγηση του δαπέδου, των οροφών και των τοίχων, για παράδειγμα, ξύλο. Η δοκός και η σανίδα διαφέρουν, φυσικά, πολύ λιγότερη αντοχή από το σκυρόδεμα. Ωστόσο, ο βαθμός θερμικής αγωγιμότητας του ξύλου, φυσικά, είναι πολύ χαμηλότερος. Για το σκυρόδεμα, αυτός ο δείκτης, όπως ανακαλύψαμε, είναι 0,12-1,74 W / (m ° C). Σε ένα δέντρο, ο συντελεστής θερμικής αγωγιμότητας εξαρτάται, συμπεριλαμβανομένωνσυμπεριλαμβανομένης και από τη συγκεκριμένη ράτσα.

Θερμική αγωγιμότητα διαφορετικών τύπων ξύλου

Τύπος ξύλου	Πεύκο	Finden, έλατο	Spruce	Λεύκα, δρυς, σφενδάμι
Θερμική αγωγιμότητα W/(m°C)	0, 1	0, 15	0, 11	0, 17-0, 2

Σε άλλες φυλές, ο αριθμός αυτός μπορεί να είναι διαφορετικός. Πιστεύεται ότι η μέση θερμική αγωγιμότητα του ξύλου στις ίνες είναι 0,14 W / (m ° C). Ο καλύτερος τρόπος μόνωσης του χώρου από το κρύο είναι ο κέδρος. Η θερμική του αγωγιμότητα είναι μόνο 0,095 W/(m C).

Τούβλο ως μονωτικό

Στη συνέχεια, για σύγκριση, εξετάστε τα χαρακτηριστικά όσον αφορά τη θερμική αγωγιμότητα και αυτό το δημοφιλές δομικό υλικό. Όσον αφορά τις ιδιότητες αντοχής, το τούβλο όχι μόνο δεν είναι κατώτερο από το σκυρόδεμα, αλλά συχνά το ξεπερνά. Το ίδιο ισχύει και για την πυκνότητα αυτής της οικοδομικής πέτρας. Όλα τα τούβλα που χρησιμοποιούνται σήμερα στην κατασκευή κτιρίων και κατασκευών ταξινομούνται σε κεραμικά και πυριτικά.

Και οι δύο αυτοί τύποι πέτρας, με τη σειρά τους, μπορούν να είναι:

• corpulent;
• με κενά;
• slotted.

Φυσικά, τα συμπαγή τούβλα διατηρούν τη θερμότητα χειρότερα από τα κούφια και με σχισμές.

Θερμική αγωγιμότητα τούβλων

Τούβλο	Πυριτικό/κεραμικό με πλήρες σώμα	Πυριτικό/κεραμικό με κενά	Πυριτικό με σχισμή/κεραμικό
Θερμική αγωγιμότητα W/(m°C)	0, 7-0, 8/0, 5-0, 8	0, 66 /0, 57	0, 4/0, 34-0, 43

Η θερμική αγωγιμότητα του σκυροδέματος και του τούβλου είναι επομένως σχεδόν η ίδια. Τόσο η πυριτική όσο και η κεραμική πέτρα μονώνουν τα δωμάτια από το κρύο μάλλον ασθενώς. Επομένως, τα σπίτια που κατασκευάζονται από τέτοιο υλικό θα πρέπει να μονώνονται επιπλέον. Ως μονωτές κατά την επένδυση τοίχων από τούβλα, καθώς και εκείνων που χύνονται από συνηθισμένο βαρύ σκυρόδεμα, χρησιμοποιείται συχνότερα διογκωμένη πολυστερίνη ή ορυκτοβάμβακας. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε πορώδη μπλοκ για αυτόν τον σκοπό.

Πώς υπολογίζεται η θερμική αγωγιμότητα

Αυτός ο δείκτης προσδιορίζεται για διαφορετικά υλικά, συμπεριλαμβανομένου του σκυροδέματος, σύμφωνα με ειδικούς τύπους. Συνολικά, μπορούν να χρησιμοποιηθούν δύο μέθοδοι. Η θερμική αγωγιμότητα του σκυροδέματος καθορίζεται από τον τύπο Kaufman. Μοιάζει με αυτό:

0,0935x(m) 0,5x2,28m + 0,025, όπου m είναι η μάζα του διαλύματος.

Για υγρά (πάνω από 3%) διαλύματα, χρησιμοποιείται ο τύπος Nekrasov: (0,196 + 0,22 m2) 0,5 - 0,14.

Το διογκωμένο σκυρόδεμα με πυκνότητα 1000 kg/m3 έχει μάζα 1 kg. Αντίστοιχα, για παράδειγμα, σύμφωνα με τον Kaufman, σε αυτή την περίπτωση, θα ληφθεί ένας συντελεστής 0,238. Η θερμική αγωγιμότητα του σκυροδέματος προσδιορίζεται σε θερμοκρασία μίγματος +25 C. Για ψυχρά και θερμαινόμενα υλικά,οι αριθμοί ενδέχεται να διαφέρουν ελαφρώς.